Как застопорить гайку на резьбе
Стопорение резьбовых соединений и его виды
Работа механических соединений часто происходит при воздействии внешних нагрузок. Они приводят к снижению надёжности конструкций. Для предотвращения такого эффекта на этапе сборки предпринимают меры увеличивающие прочность крепления. Одним из способов, решающих такую задачу является стопорение.
Его используют с целью надёжной фиксации болтов, винтов, шпилек и гаек. Разработаны различные способы удержания скрепленных механических соединений. Их применяют при креплении штырей сцепных приборов. Все системы крепления (фиксации) стандартизованы. Для резьбовых соединений ГОСТ устанавливает порядок, правила, последовательность применения различных приспособлений.
На практике применяют два основных способа:
Сущность первого основана на применении специального фиксирующего элемента. Разъединение двух деталей крепежа невозможно без удаления этого элемента. Чаще всего необходимо произвести деформацию или механическое разрушение детали.
Во втором создаётся повышенное сопротивление благодаря применению специальных шайб, контргаек, других изделий. Этот метод менее надёжен, чем первый. С его помощью возможна разборка резьбового соединения без разрушения отдельных частей. Одной из разновидностей этого способа является упругое стопорение. Контрующим устройством служит упругая деталь повышающая силу трения между составляющими крепления.
Повышения стойкости резьбового крепления добиваются применением комбинированного метода. Он объединяет отдельные способы, детали, конструктивные элементы обоих методов.
Стопорение стопорными винтами
Надёжной фиксацией механического узла считается применение специального винта. Его вкручивают в гайку, шплинт или другой крепёж. В боковой поверхности делают отверстие с соответствующей резьбой. Шаг резьбы выбирается значительно меньше основного шага. Его преимуществом является возможность контровки крепежа в произвольном положении. Недостатком специалисты отмечают нарушение части основной резьбы, снижение надёжности главного соединения.
Стопорение болтов зависит от назначения, формы головки, глубины вкручивания.
Выбор крепежа определяется государственными, отраслевыми стандартами, техническими условиями.
Стопорение шплинтами
Фиксация крепежных деталей может осуществляться с помощью специально подобранных шплинтов. Данное металлическое крепление, изготовленное из проволоки. Конструкция имеет форму стержня с полукруглой головкой. Крепление производится благодаря разжиманию концов шплинта. С помощью шплинта производят установку болта, винта, шпильки в требуемое положение. В них просверливают отверстие способное пропустить шплинт. Он должен достаточно свободно заполнять отверстие. Допускается небольшое применение усилия. Далее после его вставки края загибаются, обеспечивая надёжную фиксацию.
Стопорение деформацией металла
Данный метод предполагает изменение внешней геометрии закрепляемого узла. К нему относятся следующие способы стопорение:
Достоинством считается возможность получить надёжное соединение любой конструкции. Основным недостатком считается необходимость изменения начальной формы одного из элементов резьбового соединения без дальнейшего восстановления.
Большую популярность получил для закрепления потайных винтов, болтов, шпилек.
Стопорение проволокой
На основании утверждённого стандарта допускается стопорение проволокой. Такой принцип называется обвязкой. Он имеет два способа фиксации:
Для реализации этого метода в головках болтов или закреплённых гайках просверливают сквозные отверстия, через которые пропускают стальную проволоку. Их сверлят перпендикулярно поверхности фиксируемой детали. Проволокой обматывают (обвязывают) каждую деталь, зажимая их в требуемом положении. ГОСТ допускает стопорение одного конструктивного элемента или нескольких, создавая единую систему обвязки. Применение одновременной контровки группы гаек или болтов позволяет повысить надёжность всей конструкции. Повышения надёжности добиваются сверлением трёх отверстий. Крупногабаритные гайки обвязываются через шесть отверстий. Получатся бесступенчатая угловая фиксация.
Условием соблюдения надёжности фиксации является натяжение проволоки по направлению завёртывания гайки. Соблюдение этого направления способствует увеличению момента силы способствующей завёртыванию гайки (болта).
В противном случае происходит самопроизвольное раскручивание, что вызывает ослабление скрепляемой конструкции.
Государственные стандарты
Система выбора необходимого способа определяется принятыми государственными, отраслевыми стандартами и изложена в Единой Системе Конструкторской документации (ЕСКД). Она включает:
Для каждого вида фиксации резьбового соединения предусмотрен свой стандарт. Например, выбор пружинной шайбы производится на основании ГОСТ 6402-70.
Следовательно, все резьбовые соединения ГОСТ ЕСКД стопорятся на основании руководящих документов. Единая система конструкторской документации позволяет определить существующие способы предотвращения разъединений и выбрать необходимые детали для решения этих задач.
Закрутить и забыть
Резьбовые соединения используются и в конструкции пластиковых детских игрушек и при возведении мостов. Единственное сходство такого крепежа заключается в том, что его можно монтировать и демонтировать при необходимости. Для удержания резьбового крепежа бывает достаточно силы приложенной в момент затяжки, но гораздо правильнее, с точки зрения безопасности, заблокировать резьбовое соединение в ответственных частях конструкции. Например, клапанная крышка двигателя автомобиля должна быть надежно закреплена во время движения, в то же время обязана быть съемной, так как компоненты двигателя необходимо обслуживать. При постоянной вибрации, или механическом воздействии резьбовому соединению нужна защита от самораскручивания. Рассмотрим методы надежной фиксации резьбовых соединений.
Виды резьбовых соединений
Болты с гайками — самый распространенный вид резьбового крепежа. Используется практические везде, от автомобилей, до радио антенн на крышах высоток. Встречаются так часто, что сложно найти конструкции без них.
Винты и отверстия с резьбой. В этом соединении винт устанавливается в предварительно высверленное отверстие с нарезанной резьбой.
Винты по конструкции похожи на болты, но различие кроется в применении: болты используют чтобы соединить детали насквозь, для фиксации на болт накручивается гайка, а винты вкручивают в соединяемые детали, в заранее подготовленную резьбу.
На фото винты с головкой под внутренний шестигранник, которые соединяют алюминиевые компоненты. Такие винты используются вместо болтов для облегчения веса конструкции и для упрощенного монтажа — чтобы зафиксировать детали достаточно доступа с одной стороны.
Как надежно зафиксировать резьбовое соединение
Методы делятся на: механические приспособления и специальные составы, предотвращающие ослабление соединения. Ниже приведены самые распространенные механические приспособления, которые используют для предотвращения ослабления резьбового крепежа.
Стопорная пружинная шайба или гровер — представляет собой один виток пружины, который подкладывается под гайку при закручивании. Создает распорное усилие на гайку, благодаря этому противостоит её ослаблению и раскручиванию в условиях вибрации.
Стопорная шайба с внутренними зубцами. Зубцы придают стопорной шайбе эффект пружины и предотвращают ослабление крепежа если конструкция подвергается деформации или вибрации. Используется при болтовом соединении, так же сочетается с винтами, шпильками и штифтами. Задействуют соединения с подобным стопорным механизмом при сборке мебели и постройке деревянных сооружений, домов.
Стопорная шайба с наружными зубцами — применяются для фиксации электрических проводов. При использовании болтов или винтов в электрических цепях используется контактная шайба с наружными зубцами. Благодаря своей форме, шайба с наружными зубцами увеличивает площадь контакта в месте соединения, а эффект пружины добавляет надежности фиксации. Такие шайбы изготавливают из нержавеющей стали или подвергают дополнительной оцинковке.
Стопорная шайба Nord-Lock — состоит из двух одинаковых стопорных шайб, с радиальными ребрами на одной стороне и клиновыми поверхностями на другой. Радиальные ребра оказывают силовое воздействие на поверхность соединения прикрепляемой детали. Клиновые поверхности увеличивают усилие затяжки. Применяются в условиях сильной вибрации и при значительных динамических нагрузках.
Гайка с зубчатым фланцем, по сути это гайка со встроенной зубчатой шайбой, имеет такие же свойства, что и зубчатая гайка — создает пружинящий эффект и увеличивает площадь контакта, предотвращая самораскручивание, но сокращает количество элементов конструкции.
Гайка самоконтрящаяся с нейлоновым кольцом. За счет нейлоновой вставки происходит торможение хода завинчивания и гасятся механические колебания, защищая резьбовое соединение от ослабления.
Стопорение проволокой — используется в аэрокосмической отрасли, оборонной промышленности и автоспорте, там, где открутившийся элемент попав в другие движимые части конструкции, нанесет непоправимый вред. Метод фиксации трудоемкий и весьма сложный в освоении — установка стальной проволоки в отверстие в винте или гайке и жесткая фиксация этой проволоки к другой детали. Используется и для совместной фиксации двух деталей, как на фото. Самое сложное при установке стопорящей проволоки правильно сориентироваться в направлении движения резьбы, и выбрать верное направление вязки, иначе установка подобного фиксатора бесполезна.
Корончатая гайка выглядит как обыкновенная шестигранная гайка с одной стороны, но с другой стороны у нее по контуру расположен ряд зубьев в форме короны, отсюда и название. Количество прорезей от 6 до 8, в зависимости от диаметра. Металлический шплинт продевается через резьбу и фиксируется между зубьями корончатой гайки, тем самым надежно блокирует резьбовое соединение от самопроизвольного раскручивания.
Такой метод используется для фиксации ступицы колеса автомобиля.
Адгезив — вещество, способное соединять материалы путём поверхностного сцепления.
Часто для фиксации резьбы используется специальный состав или клей. Сам фиксирующий состав не в состоянии удерживать детали, но запросто может предотвратить раскручивание гайки либо болта.
К примеру, в нефтедобывающей промышленности, где на механизмы и конструкции действует постоянная вибрация используют сочетания пружинных шайб и фиксирующих составов.
Чтобы фиксирующий состав выполнял свое прямое назначение, он должен полимеризоваться — перейти из жидкого состояния в твердое. Компоненты состава вступают в реакцию с кислородом и отвердевают, но сложность в том, что рабочая поверхность внутри витков резьбы герметична, к ней нет доступа кислорода. Чтобы обойти эту проблему в химических фиксаторах резьбы состав вступает в реакцию с металлом и отвердевает при отсутствии кислорода. В итоге, между внутренней и внешней резьбой образуется пластиковый полимер, который обладает высокой адгезией. Для демонтажа крепежных элементов, зафиксированных подобным образом, придется приложить существенное усилие.
Составы бывают жидкие и пастообразные. Выбор зависит от типа соединения: для крепежа малого диаметра применяется жидкий фиксатор, он равномерно распределяется по поверхности; для крепежа больших диаметров используют пастообразные средства, так как они хорошо удерживаются на большой площади нанесения.
Что выбрать
Пружинные и зубчатые шайбы — используют в условиях небольшой вибрации и не интенсивных динамических нагрузках на конструкцию, имеют минимальную стоимость.
Шайбы типа Nord-Lock — применяются там где к резьбовому соединению предъявляются повышенные требования по безопасности: в тяжелой промышленности и машиностроении. Они противостоят высокой вибрации и способны удерживать крепеж при высоких нагрузках. Значительно технологичнее остальных видов шайб, и как следствие, дороже.
Гайки с фланцами и контрящим кольцом — способны выдержать воздействие вибрации чуть выше чем пружинные и зубчатые шайбы, но сокращают количество деталей конструкции. Стоимость их, также не велика.
Стопорение проволокой — дорогостоящий и очень трудоемкий способ фиксации резьбы. Если вы не строите гоночный болид или летательный аппарат, использование такого способа будет неоправданным.
Корончатая гайка — применяется там, где ослабление и самораскручивание крепежа может вызвать критическую ситуацию, отлично противостоит высоким нагрузками и вибрации, стоит дороже пружинных гаек или шайб, так как конструкция сложнее и в ней взаимодействуют несколько элементов.
Фиксирующие составы — в зависимости от типа могут противостоять низким и высоким вибрационным нагрузкам, стоимость их так же может существенно варьироваться.
7 способов защиты болтовых соединений от самооткручивания
Большой популярностью в современном мире пользуется так называемый резьбовой крепеж и болтовые соединения, которые активно используются как во время сборки узлов транспортных средств, так и любой другой техники либо конструкций. Главное достоинство таких креплений заключается в том, что их можно несколько раз устанавливать или демонтировать, при возникновении такой необходимости.
Однако при воздействиях сильных вибраций, он может сильно ослабнуть и в дальнейшем не справляться с сильными нагрузками и вибрационными колебаниями. Поэтому для обустройства креплений такого типа используются разнообразные стопорящие гайки или болты, которые предохраняют при возникновении сильных нагрузок либо вибраций болтовые соединения от самопроизвольного самооткручивания.
Контргайка
Самопроизвольное откручивание болтовых креплений, в которых применяются гайки, а также болты, является распространенной проблемой, с которой очень часто сталкиваются люди, обслуживающие разнообразные механизмы либо конструкции, оснащенные множеством подвижных узлов.
Чтобы устранить эту проблему и избежать самопроизвольного отвинчивания резьбовых креплений, применяются специально разработанные приспособления. Они позволяют частично либо полностью заблокировать болтовое соединение.
Часто для того чтобы заблокировать резьбовое соединение и предотвратить его самостоятельное отвинчивание из-за воздействия больших нагрузок и сильных вибраций, используется специальное приспособление – контргайка. Ее размещают непосредственно за первой, закрученной гайкой.
Некоторые специалисты для надежной фиксации резьбы пользуются специальной конструкцией, состоящей из двух обыкновенных, затянутых друг после друга гаек. Однако как показывает практика, специальные контргайки более эффективно предотвращают проблемы, связанные с самооткручиванием креплений.
Пружинная шайба
Могут применяться комплексно (одновременно), вместе с обыкновенными шайбами при обустройстве, монтаже так называемого резьбового крепежа. Их нужно устанавливать непосредственно под саму закручиваемую гайку. Является одним из наиболее распространенных и используемых способов защиты конструкций от самооткручивания.
Однако следует учитывать тот факт, что при воздействии больших нагрузок либо сильных вибраций, такая шайба может разрушиться на несколько фрагментов. В результате разрушения пружинной шайбы, болтовой крепеж будет нарушен и ослаблен.
Зубчатая шайба
Являются одним из наиболее дешевых фиксирующих, стопорящих приспособлений, позволяющих предотвратить самооткручивание конструкций. Однако при воздействии большого количества закручиваний, зубцы, расположенные на поверхности такой шайбы, начнут сильно сглаживаться. В результате этого она не сможет блокировать соединения и предотвратить их дальнейшее самопроизвольное откручивание.
Клиновые шайбы
Эти приспособления используются парно. Одна сторона клиновой шайбы оснащена специальными радиальными ребрами, а другая – клиновой поверхностью. Такое приспособление для фиксации конструкций обладает высокой надежностью и способно успешно выдерживать даже повышенные нагрузки, а также вибрации.
Самоконтрящиеся гайки
Внутренняя поверхность таких элементов для фиксации резьбы оснащена специальным нейлоновым кольцом, которое способно гасить поступающие на конструкцию вибрации, а также предотвращать самопроизвольное завинчивание. Применяется при сборке большинства узлов транспортных средств и других механизмов. Является надежным приспособлением, позволяющим зафиксировать соединение. Однако со временем, при сильных, интенсивных нагрузках, крепления, состоящие из самоконтрящихся гаек, начнет ослабевать.
Корончатая гайка
Активно применяется в механизмах, которые постоянно подвержены воздействию вибрационных колебаний. Надежно фиксируется на всей конструкции и не позволяет креплению расшатываться. По своей форме это приспособление сильно похоже на корону. На его поверхности расположены небольшие прорези под установку шплинта.
Анаэробная жидкость
Представляет собой специальный состав, который необходимо наносить непосредственно на поверхность резьбы в том месте, где будет расположена гайка. Является одним из наиболее надежных способов фиксации, без использования разнообразных герметиков, а также специальных элементов. После использования анаэробной жидкости, для того чтобы разобрать крепеж, его придется разогревать либо воспользоваться специальным ударным гайковертом.
Перечисленные методы фиксации болтового крепежа являются самыми распространенными и наиболее используемыми в современном мире. Однако существует множество других способов, позволяющих надежно зафиксировать и предотвратить самостоятельное откручивание резьбовых соединений. Например, помимо корончатых и контргаек, активно используется метод штифтовки либо стопорение при помощи проволочных винтов (подходит только для крепежных элементов, оснащенных небольшими отверстиями для протягивания проволоки).
Как зафиксировать болт от раскручивания
Наверняка многих любителей сделать или починить что-нибудь в автомобиле своими руками ни раз интересовал вопрос касательно того, как зафиксировать болт в том или ином механизме, чтобы он либо не раскручивался вовсе, либо раскручивался, но сделать это было бы в разы сложнее. В этой статье будут рассмотрены наиболее эффективные способы зафиксировать болт и как можно дольше не позволять ему раскручиваться.
Использование фиксаторов болтов
Процесс фиксации болта в определенных случаях крайне важен, про него ни в коем случае нельзя забывать. Поэтому давайте рассмотрим несколько способов их фиксации и научимся правильно их закреплять не только с помощью гайки, но и в отверстиях с уже готовой резьбой. Мы рассмотрим, конечно же, не полное руководство по фиксации болтов, возможно, не все существующие способы, однако каждый из них крайне эффективен и по-своему хорош.
Шплинт
Шплинт – это металлический стержень, имеющий специальное ушко на месте сгиба. Такие шплинты устанавливаются в специальных отверстиях, сделанных в стержне болта. Когда болт закручен до упора, шплинт продевается через отверстие и его свободные концы разводятся в стороны, надежно фиксируя крепление.
Такой тип фиксации в автомобиле применяется, например, для крепления соединений в конструкции ступицы. Принцип, схожий с фиксацией болта шплинтом, используется в стопорных шайбах, которые оснащаются лепестком, который загнут под углом 90°, и прижимает одну из граней болта.
Использование контргайки
Закрепление производится с применением обычного гаечного ключа либо головкой соответствующего размера. Главным предназначением такой контргайки является фиксация еще одной стандартной гайки и препятствование ее самопроизвольному раскручиванию. После затягивания основной гайки, контргайка размещается за ней. Она также благополучно затягивается с помощью того же ключа, что и первая. В более сложных случаях, когда наблюдается постоянный высокий уровень вибрации, не исключается вариант, что даже такая конструкция может расшататься. Это, надо отметить, происходит нередко, особенно, если применяются две стандартные гайки. Однако, не стоит забывать о том, что в любое время можно приобрести в нашем интернет-магазине специальные контргайки, которые предназначаются как раз для механизмов, работающих в условиях повышенной вибрации.
Резьбовой фиксатор
Стоит отметить, что для дополнительного закрепления болта в отверстии или теле гайки можно воспользоваться фиксатором резьбы. Это средство может иметь разную степень густоты и наносится на резьбу как самого болта, так и отверстия, в котором он будет зафиксирован. Принцип ее действия крайне прост: состав заполняет бороздки на металле, выполняя функцию клея. Всё, что вам нужно сделать – смазать резьбу в месте, где будет производиться фиксация. После этого нужно всего лишь закрутить болт, затянуть его и немного подождать, дав конструкции подсохнуть. Впоследствии клеевой состав затвердеет, и это, в свою очередь, надежно застрахует болт от выкручивания. Использование резьбового фиксатора, между прочим, – один из наиболее распространенных методов закрепления болтов. Многие производители уже на заводах покрывают болты фиксатором резьбы. К примеру болты FORD часто покрываются синим фиксатором резьбы, болты подвески, стоек амортизатора и так далее. Там, где нагрузки выше обычного, применяются фиксаторы резьбы красного цвета – например на суппортах и других узлах тормозной системы. Это не удивительно, ведь метод зарекомендовал себя как действительно эффективный. Существует множество разновидностей фиксаторов резьбы, поэтому необходимо заранее удостовериться в том, что выбранная марка вам подойдет. Некоторые варианты отличаются крайне высокой прочностью, и открутить их без использования дополнительного инструментария просто не получится. Самый распространенный вариант – «Loctite». При помощи него можно без труда и лишних временных затрат зафиксировать гайку.
Пружинные шайбы
Еще один, но уже менее распространенный способ – использование пружинных шайб. Делаются они из пружинной стали, а главным их предназначением является создание дополнительного давления нагрузки на закрученный болт. Эта самая нагрузка способствует предотвращению самопроизвольного выкручивания болта из отверстия. Пружинная шайба, как правило, используется в паре с обычной, однако это случается не всегда, все зависит от деталей. Этот метод крайне надежен, однако в условиях повышенной вибрации, опять же, есть вероятность, что механизм разболтается. Поэтому важно понимать, что это – не самый лучший вариант, применяемый в механизмах и узлах, которые постоянно подвержены действию вибрации.
Гроверы (стопорные шайбы пружинного типа)
Такие приспособления, как правило, используются, чтобы предотвратить регулярное самопроизвольное откручивание болтов, однако они также не могут считаться идеальными. Их главным недостатком является то, что при слишком сильной затяжке выступы сминаются, и в итоге гровер превращается в обычную шайбу. После той деформации гроверы становятся практически бесполезными.
Однако они не так плохи, как вы успели подумать: в некоторых случаях они довольно эффективны и отличаются своей низкой стоимостью. Для примера, такие шайбы часто применяют для крепления большинства механизмов стиральных машин. Всё, что вам нужно сделать – накинуть гровер на болт, если болт фиксируется не в самой детали, то наживить гайку и закрутить до упора.
Шайбы Nord-Lock
Главной уникальностью таких приспособлений является их оснащение специальными «зубчиками» на лицевой стороне. Такие шайбы, по задумке, устанавливаются попарно. Вы накидываете такую комбинированную шайбу на болт и просто его затягиваете. После окончательной затяжки шляпка болта надежно фиксируется на корпусе детали. Болты, зафиксированные с помощью такого простого механизма хорошо выдерживают вибрацию. Вероятность того, что механизм разболтается – крайне невелика. Это самый лучший вариант из всех представленных.
Радикальное решение
Во избежание самопроизвольного выкручивания болта за неимением более цивилизованных решений, описанных выше, в некоторых отдельных случаях применяется его закрепление с помощью прихватывания шляпки сваркой. Либо намеренным расплющиванием края ножки после фиксации. Но такой болт во время демонтажа детали в будущем придется пилить ножовкой или болгаркой.